Синтез аммиака в неподвижное слое катализатора

Как уже отмечалось в предыдущей главе, реакторы с неподвижным слоем также могут быть адиабатическими. В других случаях тепло реакции может отводиться или подводиться через стенку реактора. В аппаратах с неподвижным слоем стенка не всегда соответствует стенке трубы. Например, в реакторе синтеза аммиака катализатор помещен между множеством узких трубок, параллельных оси большой трубы (диаметр 1,5 м) эта труба и является в данном случае трубчатым реактором . Такое устройство реактора дает возможность регулировать температуру по всему сечению аппарата, а не только по его периметру. При этом предположение об однородности условий но всему сечению реактора становится более оправданным. Мы будем исследовать только стационарные режимы такого рода одномерных реакторов, для которых единственной независимой переменной является расстояние от входа в реактор. Более сложные задачи связаны с чрезвычайными математическими трудностями и до сих пор изучены плохо. Действительно, в то время как реактор идеального смешения описывается алгебраическими или трансцендентными уравнениями в стационарном режиме и [c.255]

Отметим две модификации реакторов с неподвижным слоем катализатора, к которым применимы развитые ниже методы расчета. Иногда каталитические реакторы с внутренним теплообменом выполняют в виде кожухотрубных теплообменников, но катализатор размещают не в трубках, а в межтрубном пространстве. Так конструируют реакторы для высоких давлений, где важно эффективное использование объема аппарата, в частности реакторы синтеза аммиака и метанола. [c.29]

СИНТЕЗ АММИАКА В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА [c.313]

Известны два основных конструктивных решения внутренней части реактора синтеза аммиака на неподвижном слое катализатора. [c.324]

Выведем дифференциальное уравнение, описывающее процесс синтеза аммиака в неподвижном слое катализатора. Для этого возьмем слой с толщиной di и рассмотрим его материальный баланс. [c.39]

Разработаны математические модели процесса синтеза аммиака в кипящем и неподвижном слоях катализатора. [c.50]

Помимо температуры, давления и объемной скорости, работу реакторов с неподвижным слоем характеризует еще целый ряд параметров. "Время контактирования", или "рабочий период", представляет промежуток времени, в течение которого катализатор непрерывно находится в реакторе в токе реакционной смеси без какой-либо регенерации. Насколько нам известно, активность катализаторов в процессе их использования снижается всегда. Одни катализаторы (при крекинге нефти) теряют активность быстро - за несколько минут, другие (катализаторы синтеза аммиака) работают без регенерации по нескольку лет. [c.13]

В Советском Союзе синтез аммиака в неподвижном слое осуществляют на зернах катализатора диаметром 6—7 мм. В псевдоожиженном слое диаметр зерна уменьшается до 3 мм, а производительность повышается на 18,5% благодаря увеличению поверхности частиц катализатора. [c.351]

Химические реакторы в производстве аммиака — это аппараты с неподвижным катализатором в виде твердых гранул, на которых протекают газофазные реакции. К ним относятся трубчатый и щахтный конверторы углеводородов, конверторы оксида углерода, реактор метанирования, колонна синтеза аммиака. За исключением трубчатого конвертора углеводородов, где к реакционным трубам с катализатором подводится тепло, остальные реакторы состоят из одного или нескольких адиабатических слоев катализатора й слоев катализатора с теплоотводящими трубками с аксиальным или радиальным ходом газа через слои. Конструкции реакторов синтеза аммиака с теплоотводящими трубками подробно рассмотрены в работе [12]. [c.435]

Из рис. 109 видно, что в колоннах с неподвижным слоем катали.затора и трубчатой катализаторной коробкой (кривая 3), синтез аммиака протекает вдали от оптимальной кривой 2 и содержание аммиака в прореагировавшем газе равно 17,5 объемн. % в колоннах с пятью кипящими слоями весь катализатор разделен на ряд слоев и синтез аммиака протекает вблизи оптимальной кривой 2 — это приводит к повышению содержания аммиака в прореагировавшем газе до 22,5 объемн. %, при прочих одинаковых гидродинамических условиях. [c.212]

Реакторы вытеснения также широко используются для проведения гетерогенных каталитических реакций (например, синтеза аммиака, метанола, винилацетата, высших спиртов окисления двуокиси серы, этилена, метанола, нафталина конверсии метана, окиси углерода). В этом случае их заполняют зернами твердого катализатора и часто называют реакторами с неподвижным слоем твердых частиц. [c.157]

Синтез протекает на плавленом железном катализаторе, который по способу приготовления сходен с катализатором синтеза аммиака, но отличается от него количеством и составом промотирующих добавок размеры зерен 4—8 мм. Процесс проводится на неподвижном катализаторе по циркуляционной схеме при объемных скоростях 8000—10 000 давление синтеза 200 ат, рабочая температура катализаторного слоя 165—190° С. [c.68]

Синтезы аммиака и метанола относятся к классу достаточно сложных, чрезвычайно дорогих, крупнотоннажных производств. Это обратимые экзотермические процессы, которые на современных катализаторах реализуются с заметной скоростью лишь при относительно высоких давлениях (5—30 МПа) и температурах (200— 500°С). В главе обсуждаются нестационарные методы реализации этпх процессов на практике [1]. Осуществление их в режимах периодически изменяющихся направлений подачи реакционной смеси в неподвижный слой катализатора позволит значительно упростить и удешевить конструкции реактора, а также полнее утилизировать тепло, выделяемое при химических превращениях. [c.210]

ТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР - расчет профилей температур и концентраций в трубчатом реакторе с неподвижным слоем катализатора для процессов окисления этилена в зтиленоксид, метанола в формальдегид, нафталина во фталевый ангидрид, паровой конверсии метана, синтеза аммиака, дегидрирования циклогексанола. Предлагается одномерная или двухмерная (с радиальным переносом) модель процесса. Предоставлена возможность изменять параметры и условия процесса, проводить секционирование реактора. [c.469]

Применение катализаторов в химии и промышленных процессах постоянно расширяется. К сожалению, большинство гетерогенных катализаторов в ходе эксплуатации теряют свою первоначальную активность. Время, в течение которого активность снижается до столь низкого уровня, что требуется замена катализатора или его регенерация ( время жизни катализатора ), зависит от типа процесса и условий его проведения. Так, при крекинге нефти время жизни катализатора составляет величину порядка нескольких секунд, а для катализаторов синтеза аммиака или платфор1Минга — не менее одного года. Столь широкие-различия продолжительности эффективного использования катализаторов влияют и на проектирование, и на способы эксплуатации промышленных реакторов. Если время, в течение которого катализатор полностью дезактивируется, мало, то требуется его непрерывная регенерация, что, в свою очередь, приводит к тому, что используется реактор либо с псевдоожиженным либо с движуш,имся слоями катализатора. С другой стороны если время жизни катализатора составляет год или более, то-целесообразно использовать реактор с неподвижным слоем катализатора. Если при этом катализатор недорог, его выгружают и заменяют на новый, в противном случае необходима его регенерация. [c.17]

Приведенные примеры относятся к гомогенным реакциям, которые осуществляют в реакторах вытеснения, представляющих собой трубу, заполненную лишь реагирующей средой. Реакторы вытеснения также широко используют для проведения гетерогенных каталитических реакций. В этом случае их заполняют частицами твердого катализатора, вследствие чего такие аппараты часто называют реакторами с неподвижным слоем твердых частиц. Эти реакторы используют для синтеза аммиака, метанола и для осуществления большого числа других важных гетерогенных реакций. Сам реактор обычно состоит из многих десятков или даже сотен трубок, соединенных параллельно и закрепленных между двумя трубными решетками, как это имеет место в кожухотрубном теплообменнике. Диаметр трубок, как правило, равен нескольким сантиметрам, а их длина достигает нескольких метров. На рис. 1 показана несколько устаревшая конструкция реактора для синтеза аммиакаСмесь азота и водорода поступает в реактор сверху, затем проходит вниз, внутрь стального кованого корпуса. Это сделано для предотвращения перегрева металла. Затем газ поднимается по пучку трубок, в которых его температура повышается за счет теплообмена с катализатором. В рассматриваемом реакторе катализатор укладывают на решетку в межтрубном пространстве. Газ, выходящий из трубок, сверху направляется вниз через слой катализатора, нагревается за счет тепла реакции и выходит из аппарата. [c.13]

Рассмотрены вопросы устойчивости и автотермичности реакторов, расчета оптимальных режимов. В качестве примеров для изучения взяты реакторы с неподвижным слоем, прежде всего реакторы для синтеза аммиака и окисления двуокиси серы, играющие наиболее важную роль в химической промышленности. Приведены также расчеты реакторов с псевдоожиженным слоем (основы теории псевдоожил ення являются предметом ряда специальных монографий и здесь не излагаются). Из контактных аппаратов других типов приведены колонны Кёлбела с катализатором, суспендированным в жидкости. В книге не рассматривались реакции, осуществляющиеся в жидкой фазе с взвешенным в ней катализатором. В конце книги кратко излагаются вопросы оптимизации реакторов, а также применения электронно-вычислительных и аналоговых машин. [c.10]